4.3 副变速器、分动器及取力器
4.3.1 副变速器
4.3.1.1 功用
为了满足重型轮式运输机械品种多、批量小、挡位多（10个挡以上）的要求，又不使主变速器的结构复杂化，保持其通用性好、成本低、维修方便等优点，可采用主变速器与副变速器组合的结构型式。
4.3.1.2 分类
按副变速器设置在主变速器之前或之后，可将其分为前置式副变速器、后置式副变速器和前后置式副变速器等三种类型，如图4-28所示。
（1）前置式副变速器。常制成具有超速挡的传动型［图4-28（a）］，它由一对齿轮和换挡操纵机构组成，结构简单，易于变型。当动力经该对齿轮传递时，主变速器的每一个挡都得到一个相应的超速挡。
图4-28 副变速器结构型式
（2）后置式副变速器［图4-28（b）］。它可以增大传动比，并符合机械传动设计中的速比后移原则，有利于减小主变速器的尺寸和质量。通常它由两对齿轮或一组行星齿轮组成。前者结构简单；后者结构紧凑、质量轻，且能具有较大的传动比。
（3）前后置式副变器［图4-28（c）］。它可以获得更多的挡位和更大的变速（变矩）范围。
4.3.1.3 典型副变速器
（1）B181型副变器（图4-29）。其用于法国UNIC-27-64、UNIC-27-66重型载货运输车上。副变速器装在主变速器的后端，两者共用一个壳体。主变速器有四个挡，副变速器有两个挡。副变速器的低速挡是减速传动，与主变速器四个挡串联、组成四个低速挡（Ⅰ挡～Ⅳ挡）；其高速挡是直接挡，与主变速器的四个挡组成四个高速挡（V挡～Ⅷ挡）。只有在Ⅳ挡、Ⅴ挡之间换挡时才需要操纵一个高低速预选开关，由压缩空气推动换挡汽缸，实现副变速器的换挡。
图4-29 B181型变速器
1—离合器分离轴承；2—第一轴；3，24，25，28～32，37—轴承；4—常啮齿轮；5，22—锁定螺母； 6，9，12，13，18—同步器；7，11，14，17—换挡拨叉；8—接合套；10—第二轴Ⅱ挡齿轮；15—齿式离合器； 16—第二轴倒挡齿轮；19—低速挡齿轮；20—汽动缸；21—凸缘；23—输出轴；26—放油塞；27—副变速器中间轴； 33—倒挡齿轮；34—第二轴Ⅰ挡齿轮；35—中间轴；36—第二轴Ⅲ挡齿轮；38—离合器分离叉；39—活塞
在主变速器Ⅰ挡、Ⅱ挡及Ⅲ挡、Ⅳ挡之间装有自增力式同步器。在副变速器高、低速齿轮之间装有锁环惯性式同步器。
（2）ZFGV90型副变速器（图4-30）。其与ZFS6-90型主变速器组合使用，适用于发动机功率在110～210kW的重型载货运输车。组合后的变速器有12个前进挡，都采用锁环惯性式同步器，倒挡用接合套。当副速器换上低挡时，输入轴与主变速器的输入轴连接，通过主变速器的主动齿轮带动中间轴；当副变速器换上高速挡时，其输入轴与主动齿轮连接，通过副变速器的被动齿轮带动中间轴。
图4-30 ZFGV90型副变速器
4.3.1.4 副变速器的操纵
为简化变速器的操纵，副变速器一般采用预选气动换挡，或预选电控—气动换挡。在气动操纵系统中，为了满足副变速器转动惯量小、快速换挡和换挡操纵与主离合器有伺服联系的要求（主离合器分离时才能换挡），副变速器没有空挡位置，它可以单独换挡，也可以与主变速器同时换挡。
（1）后置式副变速器气动换挡操纵系统。图4-31为法国UNIC-27-64重型载货运输车副变速器气动换挡机构示意图，它主要由预选开关、控制阀、换挡汽缸等组成。
图4-31 后置式副变速器气动换挡操纵系统
1—离合器踏板；2—拉杆；3—离合器助力器； 4—高、低挡预选开关；5，7—弹簧；6—顶杆； 8—控制阀；9—辅助贮气筒；10—换挡汽缸； 11—活塞；12—高、低挡拨叉
副变速器的预选开关位于驾驶员座位的右侧。当预选开关处于图示高速挡位置时，踩下离合器踏板，控制阀接通气路，来自贮气筒的压缩空气经控制阀、预选开关的E孔进入换挡汽缸，推动活塞左移，副变速器挂入高速挡。而活塞左侧腔室经预选开关的C、D孔与大气相通；同理，当预选开关处于低速挡位置时，踩下离合器踏板，换挡气缸推动副变速器换挡拨叉右移，完成低速挡的换挡过程。
（2）前置式副变速器气动换挡操纵系统。ZFGV90型前置式副变速器换挡操纵系统如图4-32所示。它主要由预选开关，换挡汽缸，分配阀，控制阀等组成。
图4-32 前置式副变速器气动换挡操纵系统
1—预选开关；2—换挡汽缸；3—分配阀；4—控制阀；5—控制阀执行件； 6—空气滤清器；7—储气筒；8—安全阀
预选开关装在换挡手柄上，操纵非常方便。操纵副变速器时只需要将预选开关拨至“上”或“下”的位置，分配阀处于打开通往换挡汽缸的左腔或右腔的通道。但由于控制阀没有动作，贮气筒的压缩空气无法通过控制阀，因此换挡汽缸仍保持原来的高速挡或低速挡的位置。踩下离合器踏板，控制阀执行件将控制阀气路接通，来自贮气筒的压缩空气经控制阀、进入换挡汽缸的左腔或右腔，推动活塞按预选开关所处的位置，实现副变速器的高、低速换挡。
（3）副变速器的电控——气动换挡操纵系统。该系统一般由控制开关、预选开关、高速挡电磁阀、低速挡电磁阀、换挡汽缸等组成，如图4-33所示。电控—气动换挡
图4-33 副变速器的电控——气动换挡操纵系统
1—离合器踏板；2—控制开关；3—预选开关； 4，5—高、低速挡电磁阀；6—贮气筒；7—换挡气缸； 8—微动开关；9，10—高、低速挡指示灯
操纵系统与气控换挡操纵系统的不同之处在于换挡的控制信号部分，而推动换挡汽缸、实现换挡的执行部分仍基本相同。
预选开关安装在换挡手柄处。向上拨动预选开关，踩下离合器踏板，接通控制开关，控制电流通过预选开关流向高速挡电磁阀，推动阀芯向右移动，接通气动回路。来自储气筒的压缩空气进入换挡汽缸的右腔（左腔仍与大气相通），推动活塞左移，完成副变速器高速挡的换挡操作。与此同时，活塞杆推动微动开关，使高速挡指示灯回路接通、高速挡指示灯明亮；反之，向下拨动预选开关，踩下离合器踏板，控制开关接通低速挡电磁阀，其阀芯右移，推动活塞右移，完成副变速器低速挡的换挡操作。同时低速挡指示灯明亮。
4.3.2 分动器
4.3.2.1 功用
多桥驱动的轮式重型载货运输机械均装有分动器。其首要功用是将变速器输出的动力分配到各驱动桥。另外，目前绝大多数分动器都是两个挡，使之兼有副变速器的作用，并且其中一个挡的速比i较大，又起加力（增矩、减速）作用，所以分动器又称加力器。
4.3.2.2 结构
分动器的基本结构与变速器相似，也是采用齿轮传动结构。其输入轴直接或通过万向传动装置与变速器第二轴相连，而其输出轴有2～3个（由驱动桥数决定），分别经万向传动装置与各驱动桥相连。分动器由齿轮传动机构和操纵机构两部分组成。
（1）齿轮传动机构 分动器的齿轮传动机构与变速器相似，也是由一系列齿轮、轴和壳体等零件组成。有的也设有同步器等便利换挡装置。
图4-34为国产EQ240型三桥驱动载货运输车的两挡分动器。它单独安装在车架上，其输入轴用凸缘盘、万向传动装置与变速器第二轴连接。三个输出轴分别经万向传动装置通往后、中、前驱动桥。
因分动器负荷较大，它的常啮齿轮（3与15、5与9、6与10）均是斜齿轮，轴9、11、12和17各用两个滚锥轴承支承。轴1前端通过滚锥轴承支承在壳体上，后端通过滚锥轴承支承在与轴9制成一体的齿轮6的孔内。齿轮5与轴1制成一体。齿轮3、10和13分别用半圆键连接在轴1、11和13上。齿轮15和9通过滚针轴承支承在中间轴11上。在齿轮15和9之间除装有换挡接合套。前桥输出轴17的后端亦装有接合套，此接合套右移时轴17和12相连接。
为了调整轴承预紧度，在轴8两个滚锥轴承之间除装有里程表驱动齿、隔圈外，还装有调整垫片；在轴1、17的前轴承盖下，轴12的后轴承盖下，轴11两端的轴承盖下等处都有垫片，这些垫片除了起密封作用外，还用来调整各自轴承的预紧度；另外，轴11、12的两端轴承盖下的垫片还可用来调整该轴及齿轮的轴向位置，以便与其相应的常啮齿轮达到全齿长啮合。
图4-34是分动器的空挡位置。通过拨叉将接合套4左移、与齿轮15的齿圈接合时为高速挡，动力经输入轴1，齿轮3、15和中间轴11传到齿轮10，再分别由齿轮6和13输到输出轴8和12。由于齿轮6和13的齿数相等，故轴8和12的转速相同。
通过拨叉先将前桥接合套16右移，使轴17和12连接，便挂了前驱动桥，再使换挡接合套4右移、与齿轮9的齿圈接合时为低速挡，动力从输入轴经齿轮5和9传到中间轴11和齿轮10，然后再分别传到输出轴8、12和17。
（2）操纵机构 由于分动器挂入低挡工作时的输出扭矩较大，为避免中、后桥超载，此时前桥必须先参与驱动，分担一部分载荷。因此要求分动器的操纵机构必须保证：挂上前桥后才能挂入低挡；退出低挡后才能摘下前桥。为此要有互锁装置。此外，出于与变速器操纵机构类似的要求，也要有自锁装置。
分动器操纵机构也是由操纵杆、传动杆、拉杆、拨叉轴与拨叉、自锁及互锁装置等组成（见图4-35），其中的自锁装置的结构、工作原理与变速器的相同，不再赘述。
图4-35 分动器操纵机构及螺钉式互锁装置
1—换挡操纵杆；2—前桥操纵杆；3—螺钉； 4，7—传动杆；5—换挡拨叉；6—前桥接合套拨叉； 8—摇臂；9—轴；10—支承臂
在设有高、低挡的分动器操纵机构中，都设有摘、挂低挡与摘、挂前桥之间相互制约的互锁装置。常用的互锁装置有钉、板式和球、销式两类。其中的钉、板式互锁装置是在前桥操纵杆上装有螺钉或铁板，与换挡操纵杆互相锁止。它多用在两拨叉轴距离较大的情况下。
两个支承臂10固定在变速器壳上，轴9可在支承臂上转动。换挡操纵杆松套在轴上。前桥操纵杆与轴刚性连接，其下端有互锁螺钉3，其头部可顶靠在换挡操纵杆的下部。
只有当操纵杆2推向前方、接上前桥后，螺钉3才解除对操纵杆1的约束，操纵杆1才可能向前推动、挂入低挡，即保证先挂上前桥才能挂入低挡。若驾驶员操作失误、直接挂低挡时，操纵杆1下端也将推动螺钉3、使操纵杆2逆时针转动而同时挂入前桥。同理，如果摘前桥驱动时未先摘低挡、直接将操纵杆2向后拉，通过螺钉3迫使低挡摘下。
4.3.3 取力器
取力器（power take-off）的功用是以发动机作为动力源，除驱动工程机械行驶外，在动力输出装置配合下为工程机械各种工作装置提供动力。在机械传动的工程机械上，动力输出装置俗称取力器。按动力输出装置的操纵方式不同，可分为手动式、气动式、液动式和电动式等；按动力输出装置取力的位置不同，有发动机取力、变速器取力、分动器取力、传动轴取力等多种类型和结构型式（见图4-36）。
图4-36 取力器类型
1—发动机；2—离合器；3—变速器；4—取力器
国产CA系列载货运输车用的三速动力输出装置的结构，如图4-37所示。
图4-37 CA三速动力输出装置
1—主动齿轮；2，7，17，19—轴承；3—主动齿轮轴；4—中间齿轮；5—滑动齿轮； 6—主轴；8—连接凸缘；9，15—油封；10—轴承盖；11—调整垫片；12—定位球； 13—锁止弹簧；14—变速叉；16—变速叉轴；18—中间轴
它有三个挡，其主动齿轮1上的大齿轮与变速器取力齿轮常啮合而获取动力，经齿轮组的传递，由输出轴（主轴）6输出。在此过程中，主动齿轮上的小齿轮与滑动齿轮5上的大齿轮啮合时为低速挡（i=2.633）；主动齿轮上的大齿轮与滑动齿轮上的小齿轮啮合时为高速挡（i=0.984）；滑动齿轮与中间齿轮4啮合时输出轴反向旋转（i=1.505）。该动力输出装置为手动换挡，其操纵杆在驾驶室中。